[發明專利]基于RBF網絡的諧振陀螺零偏在線自補償系統及方法

有效

• 申請號: 202110885849.1
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113686356B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 叢正;王寶琛;趙小明;劉仁龍;姜麗麗;蔣效雄
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發明涉及基于RBF網絡的諧振陀螺零偏在線自補償系統及方法，本發明包括諧振子、電極、緩沖放大器、模數轉換器、數模轉換器和主控芯片，并建立交叉解耦模型，采用基于未知項在線建模的RBF網絡辨識誤差模型，消除耦合零偏，本方法能夠提高諧振陀螺的溫度特性及長時工作的零偏穩定性。通過近似線性解耦模型消除兩模態間誤差交叉耦合引起的陀螺誤差零偏，降低輸出誤差。同時能夠自主產生既定擾動以獲取各控制回路實時響應信號，提供在線模型參數辨識的輸入和輸出信息。本發明采用基于未知項在線建模的RBF網絡，實時計算解耦模型中緩慢時變的參數，抑制補償模型隨環境狀態改變而產生的零偏漂移，提高陀螺長時工作的零偏穩定性。

技術領域

本發明屬于慣性儀表控制技術領域，尤其是基于RBF網絡的諧振陀螺零偏在線自補償系統及方法。

背景技術

諧振陀螺儀作為一種基于哥氏效應的固體波動陀螺儀，包括石英半球諧振陀螺、金屬筒形諧振陀螺、嵌套環陀螺和微半球陀螺等，具有精度體積比高，可靠性高，抗輻射能力強，使用壽命長等優點。法國、美國已經將石英半球諧振陀螺應用到航海、航天、兵器等領域。由于材料、加工、工藝不完美等因素，使諧振子、電極、線路存在非理想特性，引起陀螺存在零偏誤差。誤差的存在引發狀態控制回路發生耦合干擾，并隨外界工況而變化，嚴重影響陀螺的零偏穩定性等性能。

誤差引起的零偏和漂移，混疊在陀螺輸出信號當中，其信號相位相同，難以從陀螺輸出信號中將該誤差剔除。通常對該誤差采用出廠建模標定的方式進行補償。一方面，當存在輸出非線性時，傳統方法難以準確的描述誤差模型；另一方面，陀螺的漂移模型會受諸如溫度、疲勞等因素影響而發生改變。因此在陀螺長時工作情況下，僅靠模型標定方式的陀螺零偏補償不能滿足實際應用需求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出基于RBF網絡的諧振陀螺零偏在線自補償系統及方法，能夠通過建立交叉解耦模型，采用基于未知項在線建模的RBF網絡辨識誤差模型，消除耦合零偏，提高諧振陀螺的溫度特性及長時工作的零偏穩定性。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

基于RBF網絡的諧振陀螺零偏在線自補償系統，包括諧振子、電極、緩沖放大器、模數轉換器、數模轉換器和主控芯片，所述主控芯片包括誤差補償單元、信號解算單元、參數辨識單元和擾動發生單元，電極連接諧振子用于驅動和檢查諧振子振動，電極、緩沖放大器、模數轉換器、誤差補償單元、信號解算單元和參數辨識單元串聯，參數辨識單元連接誤差補償單元，信號解算單元連接擾動發生單元，擾動發生單元分別連接參數辨識單元和誤差補償單元，誤差補償單元、數模轉換器和電極串聯；

所述信號解算單元，將陀螺表頭傳感器電極檢測到的兩軸振動信號，按照設定的相位參考進行正余弦分量解調，通過數學運算后獲取諧振子振動狀態信息，用于各回路控制、參數辨識以及敏感外界角運動，得到響應信號；

所述擾動發生單元，用于自主發生既定擾動信號，按信號流通過各控制回路，產生對應的擾動響應，提供模型辨識的輸入和輸出信息；

所述參數辨識單元，根據擾動發生單元提供的信息，采用基于未知項在線建模的RBF網絡進行系統辨識，計算補償模型參數；

所述誤差補償單元，根據參數辨識單元提供的模型系數及既定的模型結構，計算補償矩陣，提供陀螺的信號校正功能。

一種基于RBF網絡的諧振陀螺零偏在線自補償系統的自補償方法，包括以下步驟：

步驟1、建立誤差補償模型；

步驟2、緩沖放大器提取電極上獲取到的諧振子的振動信息并進行信號轉換和隔離放大；

步驟3、緩沖放大器將信號輸入模數轉換器采集轉變為數字量，發送給主控芯片；

步驟4、誤差補償單元根據給定的模型及參數，對檢測和驅動信號誤差進行補償；